氮脅迫下不同基因型水稻性狀的差異性

嚴(yán)明建　胡景濤　黃文章等

摘要 [目的] 為氮高效材料的篩選奠定基礎(chǔ)。[方法] 選取3個(gè)類型、16份不同質(zhì)源的水稻材料進(jìn)行氮脅迫處理，研究氮脅迫對(duì)不同材料、不同性狀的影響程度及3個(gè)時(shí)期葉綠素的變化情況。[結(jié)果] 6個(gè)經(jīng)濟(jì)性狀中，有效穗受害減幅最大，平均值達(dá)到10.08%；其次為穗實(shí)粒數(shù)，平均值為4.78%，而千粒重與穗長(zhǎng)減幅最小。3種不同類型材料在3個(gè)時(shí)期葉綠素含量相對(duì)值存在一定差異性，在分蘗盛期差異不大，齊穗期和成熟期則表現(xiàn)出較大的差異，其相對(duì)受害率大小為：常規(guī)稻>雜交稻>粳稻，特別是分蘗盛期和成熟期粳稻在倒2葉表現(xiàn)出較強(qiáng)的的耐性。4個(gè)性狀相對(duì)值平均值的變化與齊穗期倒2葉葉綠素含量相對(duì)值的大小具有顯著正相關(guān)。[結(jié)論]利用倒2葉葉綠素含量大小可以判斷水稻材料對(duì)氮的耐性。

關(guān)鍵詞 水稻；基因型；氮脅迫；差異性

中圖分類號(hào) S511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2015）20-047-03

Abstract [Objective] The research aimed to lay the foundation for screening out rice materials with nitrogen efficiency. [Method] Three types， 16 samples of rice materials from different sources were treated with nitrogen stress to study the influencing degree of nitrogen stress on different traits of different rice materials and the changes of chlorophyll content in three stages were studied. [Result] Among 6 agronomic characters， the decline of effective panicle was the maximum with the average of 10.08%. The second was effective grain number， with the average of 4.78%. The decline of 1000-grain weight and panicle length were the maximum. The relative value of chlorophyll content of three genotypes of rice in three stages had some differences， which had no obvious difference in full tillering stage and had greater differences in full heading time and mature stage. The order of relative damage rate of chlorophyll content was conventional rice > hybrid rice > japonica rice. The japonica rice showed stronger tolerance in top-second-leaf stage. The average changes of the relative values of four characters had significant correlations with the relative value of chlorophyll content in top-second-leaf stage of full heading time. [Conclusion] The tolerance of rice materials to nitrogen could be judged by the chlorophyll content in top-second-leaf stage.

Key words Rice； Genotype； Nitrogen stress；Differences

農(nóng)田污染給人們生產(chǎn)、生活將帶來(lái)嚴(yán)重后果。首先，加劇耕地質(zhì)量惡化。這種惡化的結(jié)果不僅會(huì)造成生產(chǎn)產(chǎn)量下降和成本增加，同時(shí)促使了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量下降；其次，造成了大氣及環(huán)境的污染。這種污染將直接威脅人們的身體健康，破壞人們追求的宜居環(huán)境。農(nóng)田污染主要來(lái)自于農(nóng)業(yè)面源污染，而面源污染最直接的因素來(lái)源于化學(xué)氮素的不正確、過(guò)度使用所造成。若要從根本上消除這種后果，必須發(fā)展對(duì)環(huán)境親和型的低投入、低成本的高效持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)，以減少氮肥施用量和提高氮肥的吸收利用率，從而達(dá)到減少農(nóng)田及環(huán)境污染的目的[1]。水稻不同材料氮高效率的基因型差異已有大量報(bào)道[2- 4]，但關(guān)于水稻3個(gè)類型材料對(duì)氮高效反應(yīng)的相關(guān)報(bào)道尚不多見(jiàn)。筆者通過(guò)氮脅迫處理，考察了3種類型、16份不同質(zhì)源水稻材料的6個(gè)經(jīng)濟(jì)性狀及3個(gè)時(shí)期葉綠素的變化情況，并了解在氮脅迫下對(duì)不同材料、不同性狀的影響程度及3種類型材料對(duì)氮脅迫的受害程度，以期為氮高效新材料的創(chuàng)制提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與供試材料

2014年春，在重慶三峽農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘寧試驗(yàn)基地對(duì)來(lái)自不同國(guó)家、不同質(zhì)源的3種類型共16份材料進(jìn)行氮脅迫下的對(duì)比試驗(yàn)，材料名稱與來(lái)源見(jiàn)表1。其中，6、8、9號(hào)為常規(guī)粳稻，1、2、3、4、5、7、10號(hào)為常規(guī)秈稻（中國(guó)科學(xué)院遺傳研究所提供），其余為雜交秈稻（重慶三峽農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供）。供試土壤pH為6.6，有機(jī)質(zhì)含量14.6 g/kg、堿解氮22.7 mg/kg、有效磷1.2 mg/kg、有效鉀23.1 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1

試驗(yàn)處理與方法。試驗(yàn)設(shè)置2個(gè)處理：對(duì)照組和試驗(yàn)組。對(duì)照組施尿素330 kg/hm2（純氮150 kg/hm2）、磷肥495 kg/hm2（90 kg/hm2 P2O5）、氯化鉀480 kg/hm2（KO2 135 kg/hm2）。試驗(yàn)組（氮脅迫）：磷肥495 kg/hm2（P2O5 90 kg/hm2）、氯化鉀480 kg/hm2（KO2 135 kg/hm2）。試驗(yàn)共設(shè)3次重復(fù)，6個(gè)小區(qū)，每個(gè)小面積0.001 3 hm2。

1.2.2

育秧與移栽。3月17日采用濕潤(rùn)育秧，4月28日移栽，秧齡42 d，栽插規(guī)格為0.16 m×0.27 m，每窩栽單株，每個(gè)材料栽10行，每行20窩，施肥按照處理方案執(zhí)行（一次性施用）。

1.2.3

調(diào)查項(xiàng)目。對(duì)對(duì)照組和試驗(yàn)組的試驗(yàn)材料以下項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)查：全生育期、株高、單穗著粒數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重、單穗粒重；分蘗盛期、始穗期、成熟期，使用日產(chǎn)CHLOROPHYLL METER SPAD-502型葉綠素測(cè)定儀測(cè)定試驗(yàn)材料倒3葉的葉綠素含量。

1.2.4

數(shù)據(jù)處理。按照以下公式計(jì)算氮脅迫下的相對(duì)值（相對(duì)受害率）α：氮脅迫下的相對(duì)值（相對(duì)受害率）α=脅迫值/對(duì)照值×100[5-6]；按照以下公式計(jì)算氮脅迫下增減百分?jǐn)?shù)K：氮脅迫下增減百分?jǐn)?shù)K=（脅迫值-對(duì)照值）/脅迫值；使用DPS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同材料各性狀差異顯著性

由表2可知，2個(gè)處理各試驗(yàn)材料間同一性狀差異極顯著，同一處理不同材料間同一性狀差異極顯著，表明供試材料間相同性狀存在較大差異，用這些材料通過(guò)氮脅迫能夠反映這些材料氮高效與否的真實(shí)結(jié)果。

2.2 不同基因型材料不同性狀的差異性

對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的株高、穗長(zhǎng)、始穗期、有效穗、穗實(shí)粒數(shù)及千粒重考察結(jié)果對(duì)應(yīng)的K值進(jìn)行運(yùn)算整理。由表3可知，與對(duì)照組相同性狀相比，氮協(xié)迫下各性狀均值比對(duì)照組有所降低，其變幅差異較大。在氮脅迫下，6個(gè)性狀中有效穗減幅最大，平均值達(dá)到10.08%；其次為穗實(shí)粒數(shù)（4.78%），再次為株高和始穗期，千粒重與穗長(zhǎng)減幅較小，表明氮脅迫對(duì)各材料分蘗能力及穗實(shí)粒數(shù)影響最大，這也是造成減產(chǎn)的主要因素。

由表3可知，在氮脅迫下對(duì)不同材料、同一性狀的影響程度具有明顯差異，特別是2個(gè)產(chǎn)量性狀表現(xiàn)尤為突出，如有效穗K值變幅為-42.17%～9.52%，穗實(shí)粒數(shù)K值為-36.68%～5.64%，說(shuō)明不同基因型材料在氮高效特性上有明顯差異。如果以6個(gè)性狀K值的平均值作為判定16份材料氮高效高低的標(biāo)準(zhǔn)，排名前4位的為10、9、4、8號(hào)，而最差的是2、3、14、15號(hào)。

2.3 不同材料葉綠素的含量

在齊穗期、分蘗盛期和成熟期分別對(duì)雜交秈稻、常規(guī)秈稻、常規(guī)粳稻進(jìn)行葉綠素含量測(cè)定，將α值均值繪制成柱型圖。

從圖1～3可以看出，分蘗盛期3種材料差異不大，而且常規(guī)秈稻受害程度較其他2種更輕，齊穗期和成熟期這種程度發(fā)生了變化，其大小為常規(guī)稻>雜交稻>粳稻，特別是粳稻在這2個(gè)時(shí)期倒2葉表現(xiàn)出較強(qiáng)的的耐性。

2.4 不同時(shí)期葉綠素相對(duì)值與株高、始穗期、有效穗及穗實(shí)粒數(shù)4個(gè)性狀的相對(duì)值的相關(guān)性分析

將試驗(yàn)材料株高、始穗期、有效穗及穗實(shí)粒數(shù)4個(gè)性狀（受氮脅迫較敏感的性狀）相對(duì)值的平均數(shù)與3個(gè)時(shí)期、不同葉位葉綠素相對(duì)值進(jìn)行相關(guān)分析表明，在分蘗盛期其相關(guān)性都未達(dá)到顯著水平，齊穗期倒2葉相關(guān)系數(shù)為0.590 29（P<0.01），且呈正相關(guān)，表明4個(gè)性狀相對(duì)值平均值的變化與齊穗期倒2葉葉綠素含量相對(duì)值的大小呈顯著正相關(guān)，因此利用倒2葉葉綠素含量大小可以判斷水稻材料對(duì)氮的耐性，這與黃農(nóng)榮等[7]的研究結(jié)果相符合。

3 小結(jié)

（1）在氮脅迫下，對(duì)不同材料各性狀均有不同程度影響，其中對(duì)單株分蘗數(shù)的影響最大，平均值達(dá)到10.08%，最大值達(dá)42.17%；其次為穗實(shí)粒數(shù)，平均值為4.78%；千粒重與穗長(zhǎng)減幅最小；3種不同類型材料在3個(gè)時(shí)期葉綠素含量相對(duì)值存在一定差異，這種差異在分蘗盛期表現(xiàn)不突出，齊穗期和成熟期差異出現(xiàn)，其相對(duì)受害率大小為常規(guī)稻>雜交稻>粳稻，特別是分蘗盛期和成熟期，粳稻在倒2葉表現(xiàn)出較強(qiáng)的的耐性。

（2）用4個(gè)受氮脅迫較敏感的性狀相對(duì)值的平均數(shù)與3個(gè)時(shí)期、不同葉位葉綠素相對(duì)值的相關(guān)分析表明，在分蘗盛期其相關(guān)性未達(dá)到顯著水平（P>0.05），齊穗期倒2葉相關(guān)系數(shù)為0.590 29（P<0.01），且呈正相關(guān)，表明4個(gè)性狀相對(duì)值平均值的變化與齊穗期倒2葉葉綠素含量相對(duì)值的大小呈顯著正相關(guān)，因此利用倒2葉葉綠素含量大小可以判斷水稻材料對(duì)氮的耐性。

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